煉廠酸性氣火炬放空的分析與建議

煉廠酸性氣火炬放空的分析與建議

scree3是一種單源高飛機(jī)模型。在特殊條件下，可以計(jì)算點(diǎn)源、火炬源、面源和身體源的最大地上濃度，以及特定條件下的最大地上濃度，如洗樹(shù)和海岸噪音。估算模式中嵌入了多種預(yù)設(shè)的氣象組合條件,包括一些最不利的氣象條件,在某個(gè)地區(qū)有可能發(fā)生,也有可能沒(méi)有此種不利氣象條件。所以經(jīng)估算模式計(jì)算出的是某一污染源對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的最大影響程度和影響范圍的保守的計(jì)算結(jié)果。SCREEN3是《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》(HJ2.2-2008)推薦的推薦模式。1背景介紹本項(xiàng)目為位于西南沿海某石化公司1萬(wàn)t·a2高斯飛針?lè)ǖ男纬?.1水平面為風(fēng)速方向,y軸為正向,z軸為水平面高斯模型的坐標(biāo)系如圖1所示,原點(diǎn)為排放點(diǎn)(若為高架源,原點(diǎn)為排放在地面的投影),x軸正向?yàn)轱L(fēng)速方向,y軸在水平面上垂直于x軸,正向在x軸的左側(cè),z軸垂直于水平面xoy,向上為正向。在此坐標(biāo)系下煙流中心線或煙流中心線在xoy面的投影與x軸重合。2.2云團(tuán)內(nèi)部溫度、溫度分布(1)污染物的濃度在y、z軸上的分布是高斯分布(正態(tài)分布)的;(2)污染源的源強(qiáng)是連續(xù)且均勻的,初始時(shí)刻云團(tuán)內(nèi)部的濃度、溫度呈均勻分布;(3)擴(kuò)散過(guò)程中不考慮云團(tuán)內(nèi)部溫度的變化,忽略熱傳遞、熱對(duì)流與熱輻射;(4)泄漏氣體是理想氣體,遵守理想氣體狀態(tài)方程;(5)在水平方向,大氣擴(kuò)散系數(shù)呈各向同性;(7)地面對(duì)泄漏氣體起全反射作用,不發(fā)生吸收或吸附作用;(8)整個(gè)過(guò)程中,泄漏氣體不發(fā)生沉降、分解、不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)等。2.3高架連續(xù)點(diǎn)擴(kuò)散的高斯煙羽模型由正態(tài)分布假設(shè)可以導(dǎo)出下風(fēng)向任意一點(diǎn)X(x,y,z)處泄漏氣體濃度的函數(shù):源強(qiáng)的積分函數(shù)為:帶入得出無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模型公式:式中:e考慮地面對(duì)氣體的反射作用,實(shí)際濃度因?yàn)樾孤┰礆怏w濃度與地面反射氣體濃度之和,考慮這個(gè)因素,得到高架連續(xù)點(diǎn)擴(kuò)散的高斯煙羽模型公式為:式中:X(x,y,z)為下風(fēng)向x米、橫向y米、地面上方z米處的擴(kuò)散氣體濃度,單位為kg·m式(4)中,令z=0,可得到地面氣體濃度計(jì)算公式:本文目的在于估算全氣象組合條件下各污染物小時(shí)平均最大地面濃度及出現(xiàn)距離。最大地面濃度的預(yù)測(cè)結(jié)果反映泄漏源對(duì)周?chē)h(huán)境及關(guān)心點(diǎn)的影響程度。3影響酸性氣體排放的火災(zāi)耗氣場(chǎng)分析對(duì)該煉油廠1萬(wàn)t·a3.1單源、短期估算本次分析估算模式選擇美國(guó)環(huán)保局推薦的SCREEN3模型進(jìn)行估算。SCREEN3模型可以完成單源、短期估算,包括估算最大落地濃度和最大距離,估算最大落地濃度考慮建筑物的下洗,海岸熏煙模式,考慮煙羽抬升,考慮簡(jiǎn)單地形,估算復(fù)雜地形下24h平均濃度,計(jì)算任一點(diǎn)最大濃度,估算任何氣象條件下(所有穩(wěn)定度和風(fēng)速)的最大影響等。3.2計(jì)算參數(shù)選擇3.2.1高空數(shù)據(jù)的模擬地面氣象資料使用國(guó)家基本站欽州市氣象站2008年全年8784h的逐時(shí)氣象場(chǎng)(溫度場(chǎng),風(fēng)場(chǎng)),主要包括風(fēng)速、風(fēng)向、總云量、低云量和干球溫度等。距離裝置所在地最近的高空站點(diǎn)南寧約115km,因此本次模擬過(guò)程的高空數(shù)據(jù)采用中尺度數(shù)值模式MM5模擬生成,水平分辨率為15km×15km,模擬中心坐標(biāo)為(108.62°E,21.95°N),距離項(xiàng)目約20km,符合導(dǎo)則要求。該模式采用的原始數(shù)據(jù)有地形高度、土地利用、陸地-水體標(biāo)志、植被組成等數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)源主要為美國(guó)的USGS數(shù)據(jù)。原始?xì)庀髷?shù)據(jù)采用美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR)發(fā)布的全球再分析氣象資料(NCEP),通過(guò)3層嵌套網(wǎng)格MM5中尺度氣象場(chǎng)模式模擬得到本地區(qū)的風(fēng)溫廓線。3.2.2dem數(shù)據(jù)提取地理地形參數(shù)包括計(jì)算區(qū)的海拔高度,土地利用類(lèi)型,海拔高度及土地利用類(lèi)型由計(jì)算區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像圖及數(shù)字高程DEM數(shù)據(jù)提取。地形參數(shù)選取以108°29′51″E,21°50′33″N為左下坐標(biāo),向東20km,向北18km,總面積360km由圖2可以看出,評(píng)價(jià)區(qū)地形雖處于海岸丘陵,但高差較小,相對(duì)于煉油工程的高排氣筒來(lái)講,區(qū)域地形可以定義為簡(jiǎn)單平坦地形。3.2.3污染3.2.3.停工方案確定排放氣體來(lái)自硫磺回收聯(lián)合裝置的清潔酸性氣與含氨酸性氣,排放源為煉油廠酸性氣火炬。假設(shè)硫磺回收裝置停工原因?yàn)榱蚧侵屏驙t緊急搶修2h。所需停工步驟為:(1)制硫爐吹掃4h,含氨酸性氣放火炬;(2)制硫爐降溫悶爐10h,酸性氣全部放火炬;(4)檢修完成制硫爐升溫恢復(fù)生產(chǎn),酸性氣部分放火炬。可見(jiàn)本次假象停工酸性氣放火炬時(shí)間為19h。根據(jù)1萬(wàn)t·a3.2.3.火炬燃燒尾氣根據(jù)酸性氣火炬設(shè)計(jì)功能,酸性火炬中,酸性氣與燃料氣流量比為85∶4,火炬點(diǎn)燃3min后,酸性氣放空氣無(wú)需混合燃料氣即可完全燃燒,故可以認(rèn)為,S全部轉(zhuǎn)化成為SO本次評(píng)估建立在酸性氣火炬燃料氣配比充足,酸性氣完全燃燒的前提下,評(píng)估對(duì)象為SO3.2.4平均排放率和熱釋放率酸性氣配比的燃料氣主要成分為甲烷,排放總重量見(jiàn)表1?；鹁嬖疵縮熱釋放率見(jiàn)表2。3.2.5風(fēng)速條件下的條件廠區(qū)及周邊地區(qū)春夏季節(jié)風(fēng)向及風(fēng)力的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。選取最不利條件,春季風(fēng)力最大東南風(fēng)6.0m·s3.2.6模型計(jì)算估算最不利氣象條件時(shí)1h平均最大地面濃度與出現(xiàn)距離,選取火炬源計(jì)算模式。3.3采用scree3模型進(jìn)行估計(jì)3.3.1火炬源參數(shù)的輸入火炬源落地濃度計(jì)算需要火炬高度(m)、總熱釋放率(cal·s3.3.2污染物參數(shù)輸入輸入最終排放物SO3.3.3計(jì)算酸性氣排放火炬大氣污染物主要為SO(1)SO圖5為SO(2)NO圖6為NO4植物葉片天然氣反滲透膜x-12.2單源估算模式(1)從估算結(jié)果可知,酸性氣火炬長(zhǎng)時(shí)間燃燒排放,將會(huì)對(duì)周邊地面空氣環(huán)境造成不同程度的影響。(2)從裝置生產(chǎn)運(yùn)行管理上來(lái)看,加強(qiáng)生產(chǎn)及設(shè)備管理,確保硫磺裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,是減少酸性氣火炬排放的有效措施;但也應(yīng)認(rèn)識(shí)到,單套硫磺裝置的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較高,當(dāng)煉油廠加工高硫原油時(shí),應(yīng)建立并行的冗余裝置,增加抗波動(dòng)